DE60200207T2

DE60200207T2 - Formgedächtnisspropeller oder -ventilator

Info

Publication number: DE60200207T2
Application number: DE60200207T
Authority: DE
Inventors: Stefano Alacqua; Francesco Butera
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: ITTO20010249A0; ITTO20010249A1; DE60200207D1; EP1247992A1; US20020131859A1; EP1247992B1; US6669444B2; ES2211838T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Propellern im Allgemeinen, welche sowohl Antriebspropeller als auch Ventilatoren enthalten, insbesondere Kühlventilatoren, wie beispielsweise des Typs, der in Verbindung mit Radiatoren für Motorfahrzeuge verwendet wird oder auch im Allgemeinen Kühlventilatoren, die z. B. in elektrischen Transformatoren oder elektrischer Ausrüstung im Allgemeinen verwendet werden oder z. B. Ventilatoren, um zivile oder industrielle Anlagen zu belüften.
In vielen der zuvor genannten Anwendungen ist es notwendig, den Luftstrom zu regulieren, der durch den Propeller oder Ventilator vorgesehen wird. In dem Fall einer Heizung eines Motorfahrzeuges ist eine Regulierung der Drehgeschwindigkeit des Ventilators gemäß der Variation in der Temperatur bereits bekannt durch Vorsehen eines elektrischen Aktuators, eines Temperatursensors und einer elektronischen Einheit, um den Aktuator auf der Basis des Feedbacksignals zu steuern, welches durch den Sensor erzeugt wird. Alle bekannten Lösungen sind relativ kompliziert und sind auch etwas uneffizient, da sie einen relativ hohen Energieaufwand erfordern.
Aus US-A-6 015 263 und EP-A-0 040 532 sind Ventilatoren bekannt, welche die Merkmale aufweisen, die in der Präambel des Anspruchs 1 gekennzeichnet sind. Jedoch kann bei diesen bekannten Ventilatoren die Einstellfunktion nicht willkürlich gesteuert werden, da sie automatisch durch die Erhöhung der Temperatur erzeugt wird, welcher der Ventilator auf Grund seiner Rotation unterliegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Propeller oder Ventilator herzustellen, insbesondere einen Kühlventilator, der in der Lage ist, einen varia blen Ausfluss von Luft mit einer extrem einfachen, funktionellen und effizienten Einrichtung vorzusehen.
Hinsichtlich des Erreichens dieser Aufgabe betrifft die Erfindung einen Propeller oder Ventilator, insbesondere einen Kühlventilator, welcher die Merkmale, die in Anspruch 1 angegeben sind, aufweist.
Die Verwendung von Formgedächtnisaktuatoren ist im Allgemeinen seit einiger Zeit bekannt gewesen. Der gleiche Anmelder hat bereits verschiedene Patente auf dem Gebiet vorgeschlagen, wie beispielsweise für die Regulierung von Rückspiegeln von Motorfahrzeugen, Verschlusslamellen für Klimaanlagen von Motor- oder anderen Fahrzeugen. Formgedächtnismetalllegierungen, typischerweise Nikkel und Titan, weisen die Eigenschaft auf des Unterliegens einer Kontraktion, wenn sie eine vorbestimmte Übergangstemperatur zwischen –20°C und +90°C erreichen.
Bei einer ersten Ausführungsform ist jedes Propellerblatt des Ventilators mit der Nabe durch einen Schaft verbunden, welcher aus einem Formgedächtnismaterial zusammengesetzt ist, deformierbar (z. B. durch Torsion) durch die Wirkung seines Aufheizens, so dass jedes Propellerblatt sich progressiv von einem Zustand dreht, in welchem es einen Propeller mit einer minimalen Steigung definiert, zu einem Zustand mit einer maximalen Steigung, während die Temperatur ansteigt.
Eine Regulierung des Luftstroms, der durch den Ventilator zugeführt wird, wird somit auf eine sehr einfache Art und Weise erhalten durch Variieren der Steigung des Propellers, welcher durch den Ventilator definiert wird, wobei eine Drehung der Propellerblätter automatisch durch die Variation in der Temperatur bestimmt wird, um komplexe Regulierungsvorrichtungen zu vermeiden, wie beispielsweise diejenigen, die bei bekannten Techniken verwendet werden, um die Geschwindigkeit des elektrischen Motors zu regulieren, der den Ventilator gemäß der Temperatur betreibt.
In einer alternativen Ausführungsform ist jedes Propellerblatt aus einem flexiblen Material zusammengesetzt und inkorporiert eine Vielzahl von Formgedächtnisdrähten, die entlang des Propellerblattes angeordnet sind, welche ein progressives Verdrehen des Propellerblatts bewirken, während die Temperatur ansteigt.
Während die Temperatur abnimmt kann ein Zurückführen des Propellerblatts in Richtung seiner Ruheposition beschleunigt werden durch eine elastische Rückführeinrichtung, die mit dem Propellerblatt assoziiert ist. Nichtsdestotrotz ist diese Vorrichtung nicht essenziell, da ein Zurückführen des Propellerblatts in seine Ruheposition in jedem Fall durch die aerodynamische Wirkung auf das Propellerblatt gefördert wird.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, welche lediglich als nicht-einschränkendes Beispiel vorgesehen sind, in welchen:
1, 2 eine Seitenansicht eines Ventilators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in zwei verschiedenen Betriebszuständen zeigen,
3, 4 perspektivische Ansichten eines Propellerblatts des Ventilators in 1, 2 in den zwei zuvor genannten Betriebszuständen sind,
5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Propellerblatts des Ventilators gemäß der Erfindung ist, und
6 eine partielle teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Propellerblatts in 5 ist.
Mit Bezug auf 1 kennzeichnet Bezugszeichen 1 den Kühlventilatorzusammenbau, in diesem speziellen Fall einen Kühlventilator einer Fahrzeugheizung, umfassend eine Nabe 2, die dazu bestimmt ist in Drehung durch einen Motor gezogen zu werden und eine Vielzahl von Propellerblättern 3. Jedes Propellerblatt 3 ist mit der Nabe 2 mittels eines Schaftes 4 verbunden, der aus einem Formgedächtnismaterial zusammengesetzt ist, welches durch Torsion deformiert wird, einer Erhöhung in der Temperatur oberhalb einer vorbestimmten Übergangstemperatur folgend. Ein Ende des Schaftes 4 ist mit der Wurzel 5 des Propellerblattes 3 verbunden, während das entgegengesetzte Ende mit der Nabe 2 verbunden ist. Daher, einer Temperaturerhöhung folgend, dreht das Ende des Schaftes 4, das mit der Wurzel 5 verbunden ist, in Bezug auf das entgegengesetzte Ende, welches mit der Nabe 2 verbunden ist, um die Achse 4a des Schaftes 4 herum, und daher dreht sich das Propellerblatt 3 um die besagte Achse. Demzufolge wird der Ventilator von einem Zustand, in welchem die Propellerblätter einen Propeller mit einer minimalen Steigung (1) definieren zu einem Zustand, in welchem die Propellerblätter einen Propeller mit einer maximalen Steigung definieren, gezeigt in 2, überführt mit einer daraus folgenden Variation im Luftstrom, der durch den Ventilator zugeführt wird. Eine Regulierung dieses Stromes wird somit einfach und sofort erhalten während die Temperatur variiert, ohne das Aktuatoren notwendig sind, die eine elektrische Stromzufuhr oder in jedem Fall einen Energieverbrauch erfordern. Mit anderen Worten, wie bereits angezeigt, ist die Vorrichtung selbstangleichend.
5, 6 betreffen eine alternative Ausführungsform, bei welcher jedes Propellerblatt 3 aus einem flexiblen Element zusammengesetzt ist, wie beispielsweise Kunststoffmaterial, in welchem Formgedächtnisdrähte 6 verborgen sind. Diese Drähte sind derartig angeordnet, dass ihre Kontraktion in dem Fall einer Temperaturerhöhung ein progressives Verdrehen des Propellerblattes bestimmt, während die Temperatur ansteigt.
Natürlich können, ohne das gefundene Prinzip zu schädigen, die konstruktionellen Details und Ausführungsformen weit variieren in Bezug zu der Beschreibung und Darstellung, die hier vorgesehen wurde als reines Beispiel, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere, wie bereits gesagt wurde, kann die zuvor dargestellte Struktur auch für einen Propeller verwendet werden.
In diesem Fall werden die Formgedächtniselemente durch Steuern eines Durchgangs von elektrischem Strom durch sie hindurch aktiviert.

Claims

Propeller oder Ventilator, insbesondere Kühlventilator, welcher eine Nabe (2) und eine Vielzahl von Propellerblättern (3), die durch die Nabe (2) getragen werden, eine Formgedächtnisaktuatoreinrichtung (4; 6), um die Richtung und/oder Form der Propellerblätter (3) zu regulieren, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnisaktuatoreinrichtung mittels einer Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie durch sie hindurch aktiviert werden kann.
Ventilator wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Propellerblatt (3) des Ventilators (1) mit der Nabe (2) durch einen Schaft (4) verbunden ist, welcher aus einem Formgedächtnismaterial zusammengesetzt ist, deformierbar, z. B. durch Torsion, durch die Wirkung seines Aufheißens, so dass jedes Propellerblatt (3) progressiv rotiert von einem Zustand, in welchem es einen Propeller definiert mit einer Minimalsteigung zu einem Zustand einer Maximalsteigung, während die Temperatur ansteigt.
Ventilator wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Propellerblatt aus einem flexiblen Material zusammengesetzt ist und eine Vielzahl von Formgedächtnisdrähten (6) inkorporiert, welche entlang des Propellerblatts angeordnet sind, um ein progressives Verdrehen des Propellerblattes (3) zu bewirken, während die Temperatur ansteigt.
Ventilator wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass er eine elastische Einrichtung umfasst, um die Propellerblätter in Richtung eines Ruhezustandes zurückzuführen.
Ventilator wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerblätter angeordnet sind, um in eine Ruheposition zurückzukehren durch eine aerodynamische Wirkung, wenn die Temperatur unterhalb eines vorbestimmten Wertes fällt.